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青銅器鑄造的秘密

人類文化史上的金屬時(shí)代是從冶煉銅與鑄造銅器開(kāi)始的,作為世界文明古國(guó)之一的中國(guó),青銅工藝自成體系,在人類文明史上獨(dú)樹(shù)一幟。

人類文化史上的金屬時(shí)代是從冶煉銅與鑄造銅器開(kāi)始的,作為世界文明古國(guó)之一的中國(guó),青銅工藝自成體系,在人類文明史上獨(dú)樹(shù)一幟。
人類發(fā)現(xiàn)和使用銅是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。最初,人類被裸露在地表的銅礦石的顏色所吸引,制作裝飾品或顏料。但地面可以采集的銅礦資源有限,于是,人類逐漸開(kāi)始開(kāi)采銅礦。采礦遺址深埋地下,不容易被發(fā)現(xiàn),1973年湖北大冶銅綠山古礦冶遺址的發(fā)現(xiàn),填補(bǔ)了中國(guó)青銅研究中采礦環(huán)節(jié)的空白。2011年,考古學(xué)者在山西聞喜發(fā)現(xiàn)了千金耙遺址,清理出采礦豎井、斜井、平巷、灶、灰坑等遺跡,該遺址也是中國(guó)最早的采銅遺址。
中國(guó)古代開(kāi)采的銅礦主要集中在兩個(gè)地區(qū),一個(gè)是山西南部的中條山地區(qū),另一個(gè)是長(zhǎng)江中下游地區(qū)。其中,長(zhǎng)江中下游地區(qū)的開(kāi)采量占到古代開(kāi)采銅總量的70%以上。
錫就更加少見(jiàn)了,山西乃至整個(gè)中原地區(qū)都沒(méi)有錫,中國(guó)古代的錫原料基本上都來(lái)自長(zhǎng)江以南的南嶺地區(qū)。在交通工具非常落后的古代,人們依然可以利用銅錫鉛鑄造出精美的青銅器,可以說(shuō),古人的活動(dòng)范圍,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象。
采到銅礦石(圖1)之后要進(jìn)行冶煉,進(jìn)一步獲得粗銅。銅礦的冶煉,在先秦時(shí)期大致有三個(gè)程序:第一步選礦,要選擇雜質(zhì)較少的礦石;第二步初煉,銅礦石選出來(lái)以后要搗碎,然后跟木炭一起投入煉爐內(nèi),煉爐煉出的銅液倒出后凝固,得到粗銅。第三步精煉,得到的粗銅送往鑄造地,在鑄造地進(jìn)行進(jìn)一步的精煉。精煉后的銅礦,雜質(zhì)更少,銅質(zhì)更純凈。

圖1 

在精煉銅礦的時(shí)候,銅液中要根據(jù)鑄造器物的種類,加入一定比例的錫、鉛等其他金屬,加入錫可以降低熔點(diǎn)、增加硬度和光澤度,鉛可以增加銅液澆注時(shí)的流動(dòng)性。
中國(guó)古代青銅器合金成分的比例,最早見(jiàn)于《周禮·考工記》的記載,“金有六齊”對(duì)青銅器成分配比的記述,與現(xiàn)代冶金材料學(xué)理論非常吻合,對(duì)研究冶金發(fā)展史起到了重要的作用。
2019年,中國(guó)國(guó)家博物館和山西省考古研究院在距離中條山6公里的絳縣西吳壁村發(fā)現(xiàn)大量的商周時(shí)期的冶銅遺存,其中包括冶銅爐、坩堝、廢爐渣、殘爐壁,木炭等,考古人員還根據(jù)遺跡還原了一座木炭窯。銅料是銅礦石通過(guò)高溫冶煉形成的,這個(gè)過(guò)程中木炭是非常重要的助燃劑和還原劑。中條山不僅有豐富的銅礦資源,還有茂密的森林,可以保證木炭原材料的充分供給。銅作為當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)略資源,中條山這種得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),使得包括中條山在內(nèi)的晉南一帶歷來(lái)受到統(tǒng)治者的重視,并且成為他們爭(zhēng)奪控制的區(qū)域之一。
西吳壁是目前國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)時(shí)代最早、規(guī)模最大,專業(yè)化水平最高的冶銅遺址,彌補(bǔ)了從銅礦開(kāi)采到鑄造之間的缺環(huán),填補(bǔ)了商周時(shí)期冶金考古的空白并入選“2019年度全國(guó)十大考古新發(fā)現(xiàn)”。
青銅器作為身份地位的象征,鑄造青銅器的核心技術(shù)是由國(guó)家管控的,因此,精煉和鑄造青銅的地點(diǎn)通常在統(tǒng)治者所在的都邑中。常用的金屬加工方式有兩種:鍛造和鑄造。
西方的青銅器,從兩河流域到南亞、北非,都是鍛造與鑄造并行,通常是先鍛造,或者鑄造之后再鍛造。而古代中國(guó)與世界其他地區(qū)不同,中國(guó)早期的青銅器全部是鑄造而成。
中國(guó)古代青銅器大多造型復(fù)雜,紋飾精美,甚至出現(xiàn)鏤空、浮雕、圓雕等技法,這些青銅器采用的都是鑄造技術(shù)。模范鑄造是中國(guó)青銅器制作工藝有別于世界其他文明地區(qū)的重要特征。鑄造的方式大致分為兩種:熔模法和塊范法。熔模法是用容易融化的材料制作鑄型的鑄造方法,其中最主要的是以蠟為模的失蠟法。失蠟法是讓蠟流失的一種方法,用來(lái)制作形式或紋飾比較繁縟復(fù)雜的青銅構(gòu)件。
失蠟法最早出現(xiàn)在公元前4000年左右,地中海東部的以色列、敘利亞地區(qū),現(xiàn)收藏于大英博物館的“古埃及法老的寵物”——安德森貓(青銅)就是采用失蠟法鑄造的。在中國(guó),目前發(fā)現(xiàn)的失蠟法鑄造的青銅器出現(xiàn)于春秋中晚期,云南石寨山遺址和長(zhǎng)江流域的吳楚地區(qū)都有發(fā)現(xiàn),其中最著名的要數(shù)1978年在湖北隨州出土的曾侯乙尊盤。
失蠟法是復(fù)雜精細(xì)青銅器的鑄造方法,但商周時(shí)期中國(guó)青銅器鑄造的主流方法是塊范法。

圖2 山西青銅博物館技藝模范展廳

在山西青銅博物館技藝模范展廳(圖2)中,以镈鐘為例,以大型場(chǎng)景雕塑還原出了塊范法鑄造的主要流程:

1

備料

首先要備料,一般采用地表深層的黃土或河灘的淤泥,黏性比較好,然后加入砂礫、草木灰、熟土等其他物質(zhì),增加透氣性,充分?jǐn)嚢韬箪o置幾天。

2

制模

第二步制模,模也叫“母范”,可以選用陶、木、竹、骨、石等各種材質(zhì),最常見(jiàn)的是陶模。工匠用工具制作出想要的模型,陰干、入窯燒制后使用。

3

翻范

第三步翻范,在制作好的泥模外面包裹一層泥土制作外范,外范需要分塊制作,并雕刻出精細(xì)的花紋。

4

制芯

第四步制芯,在泥模表面均勻地刮去紋飾,刮削的厚度就是鑄造青銅器的厚度。當(dāng)然,除了這種方法之外,還可以把泥模做成空心的,從空心的泥模中脫出芯來(lái);也可以利用外范來(lái)翻模制芯。

5

烘范

第五步烘范,將分塊制作的外范和泥芯組合成一體,并在內(nèi)范和外范之間用銅墊片做支撐,外面糊上草拌泥固定,得到鑄造型腔。為了防止?jié)茶T時(shí)型腔不會(huì)因?yàn)殂~熔液溫度過(guò)高而崩裂,要將鑄造型腔陰干后高溫烘焙到600-900℃之間。

6

澆鑄

第六步澆鑄,把型腔倒置,倒入滾燙的青銅溶液。

7

脫范

第七步脫范,等青銅溶液冷卻凝固后,打碎外范,除去范芯,得到鑄好的青銅器。

8

修整

最后再進(jìn)行修整,用專門的工具將青銅器上的毛刺、飛邊、銅塊打磨光滑,讓花紋清晰整潔。這樣,一件完美的青銅器就做好了。

20世紀(jì)50年代,考古工作者在山西侯馬發(fā)現(xiàn)了規(guī)模巨大的侯馬鑄銅遺址,出土有銅錠、鉛錠、熔渣、工具、陶模、陶范等數(shù)十萬(wàn)件,這里是春秋晚期至戰(zhàn)國(guó)早期晉國(guó)大型的青銅鑄造工場(chǎng)。這個(gè)大工場(chǎng)主要鑄造青銅禮器、貨幣、農(nóng)具、工具、車馬器和兵器等,持續(xù)時(shí)間大約160多年。侯馬鑄銅遺址出土的模范紋飾十分豐富,細(xì)密的蟠螭紋、蟠虺紋、龍鳳紋,還有豐富的動(dòng)物形裝飾,這些頗具地域特色的青銅器,學(xué)界稱為“侯馬風(fēng)格”。
侯馬鑄銅遺址這些模范的出土,還讓我們知道了流失海外的眾多青銅器,以及遼寧、北京、河北、甘肅、山東、廣東、廣西等地發(fā)現(xiàn)的許多青銅器原來(lái)都是“侯馬鑄造”,侯馬鑄銅遺址為大量的中國(guó)青銅器找到了老家。
除了精美繁復(fù)的青銅禮器,侯馬鑄銅遺址還發(fā)現(xiàn)了多達(dá)十萬(wàn)枚空首布的泥芯,而目前考古發(fā)現(xiàn)的先秦時(shí)期所有貨幣加起來(lái),大約有兩萬(wàn)多枚,反映出晉國(guó)強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。
范鑄青銅器中,除了一次性澆注成型的渾鑄法,古人還發(fā)明了更加復(fù)雜的分鑄法。
在山西青銅博物館的技藝模范展廳,有一件一級(jí)文物——蟠蛇紋鼎(圖3),它出土于山西南部的新絳縣柳泉村。這件鼎腹部分內(nèi)外兩層,外層鏤空的小蛇交織盤繞,頭部高高昂起;內(nèi)層是鼎腹,鼎的足部裝飾有獸面紋。這件鼎使用了分鑄、焊接等多種鑄造工藝,實(shí)現(xiàn)了鏤空立體的效果,反映出春秋時(shí)期晉國(guó)工匠精湛的青銅鑄造技術(shù)。

圖3 蟠蛇紋鼎

春秋晚期,古代工匠們?cè)阢~器表面還采用了各種裝飾工藝,有鑲嵌、錯(cuò)金銀、填漆、鎏金、包金、鏨刻等,多樣的青銅裝飾工藝讓中國(guó)青銅器美出了新的高度。

作者:山西博物院 楊可欣

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